Nhập môn hoàn lưu khí quyển - ( ĐH Quốc Gia HN ) - Chương 2

Quan trắc và mô hình hóa hoàn lưu khí quyển toàn cầu 2.1 việc tính trung bình trong nghiên cứu khí quyển Một cách chặt chẽ, việc mô tả hoàn l-u khí quyển toàn cầu đòi hỏi phải xác định đ-ợc sự phát triển của tr-ờng các biến khí t-ợng trong không gian ba chiều. Việc diễn giải số liệu cần nén lại và mô tả hoàn l-u toàn cầu nhìn chung cần phải thực hiện phép lấy trung bình. Một biến bất kỳ sẽ gồm phần giá trị trung bình và phần nhiễu của nó hay phần ‘xoáy’. Giả thiết rằng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nhập môn hoàn lưu khí quyển - ( ĐH Quốc Gia HN ) - Chương 2 ch−¬ng 2. quan tr¾c vμ m« h×nh hãa hoμn l−u khÝ quyÓn toμn cÇu 2.1 viÖc tÝnh trung b×nh trong nghiªn cøu khÝ quyÓn Mét c¸ch chÆt chÏ, viÖc m« t¶ hoμn l−u khÝ quyÓn toμn cÇu ®ßi hái ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc sù ph¸t triÓn cña tr−êng c¸c biÕn khÝ t−îng trong kh«ng gian ba chiÒu. ViÖc diÔn gi¶i sè liÖu cÇn nÐn l¹i vμ m« t¶ hoμn l−u toμn cÇu nh×n chung cÇn ph¶i thùc hiÖn phÐp lÊy trung b×nh. Mét biÕn bÊt kú sÏ gåm phÇn gi¸ trÞ trung b×nh vμ phÇn nhiÔu cña nã hay phÇn ‘xo¸y’. Gi¶ thiÕt r»ng t¸c ®éng cña tõng xo¸y riªng biÖt lμ kh«ng quan träng mÆc dï c¸c ®Æc tÝnh trung b×nh cña xo¸y cã thÓ cã t¸c ®éng ®¸ng kÓ ®Õn tr−êng trung b×nh. Cã nhiÒu c¸ch lÊy trung b×nh kh¸c nhau trong khÝ quyÓn nh−ng c¸ch phæ biÕn nhÊt lμ lÊy trung b×nh theo kinh ®é hay ‘trung b×nh vÜ h−íng’ vμ lÊy trung b×nh theo thêi gian. Kh¸i niÖm vÒ c¸ch lÊy trung b×nh tæng thÓ còng quan träng. Nh÷ng nghiªn cøu gÇn ®©y vÒ hoμn l−u toμn cÇu ®Òu sö dông c¸ch lÊy trung b×nh vÜ h−íng. HÇu hÕt c¸c biÕn khÝ quyÓn biÕn ®æi theo vÜ h−íng nhiÒu h¬n so víi theo chiÒu th¼ng ®øng hoÆc kinh h−íng. H¬n n÷a, vÜ ®é trªn Tr¸i §Êt lμ yÕu tè quan träng nhÊt quyÕt ®Þnh sù kh¸c biÖt vÒ khÝ hËu. Trung b×nh vÜ h−íng cña mét ®¹i luîng v« h−íng bÊt kú Q kÝ hiÖu lμ [Q] vμ ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau 2 Q  1 0Qd  (2.1) 2 BiÕn ®æi qua kho¶ng c¸ch x däc theo vßng trßn vÜ ®é ta ®−îc Q  1 0Qdx L (2.2) L Tõ ®Þnh nghÜa ta thÊy [Q] kh«ng phô thuéc vμo vÜ ®é. Gi¸ trÞ ®Þa ph−¬ng cña Q nh×n chung sÏ kh¸c so víi [Q]. §é lÖch nμy ®−îc gäi lμ ‘phÇn nhiÔu’ hay ‘dÞ th−êng vÜ h−íng’ cña Q vμ ®−îc kÝ hiÖu lμ Q* Q   Q  Q (2.3) Ta cã Q  Q vμ Q    0 (2.4) NÕu Q lμ mét hμm liªn tôc cña vÜ ®é th×  Q   x   0 (2.5)  T−¬ng tù ®èi víi c¸ch lÊy trung b×nh theo thêi gian. KÝ hiÖu trung b×nh theo thêi gian cña Q trong mét kho¶ng thêi gian  nμo ®ã lμ Q víi - 39 - 1  Q (2.6) Qdt 0 PhÇn nhiÔu cña Q kÝ hiÖu lμ Q’ víi Q  Q  Q (2.7)  ph¶i lÊy ®ñ dμi, gi¸ trÞ trung b×nh theo thêi gian cña Q sÏ kh«ng phô thuéc vμo . Thêi gian ‘®ñ dμi’ cã nghÜa lμ nã ph¶i lín h¬n kho¶ng thêi gian tån t¹i ®Æc tr−ng cña c¸c hÖ thèng thêi tiÕt vμ ®èi víi miÒn «n ®íi, phÇn lín c¸c ®¹i l−îng trung b×nh kh«ng phô thuéc vμo  víi  lín h¬n tõ 15-20 ngμy. ë miÒn nhiÖt ®íi, thêi gian cÇn thiÕt cã thÓ ng¾n h¬n. Hoμn l−u toμn cÇu biÕn ®æi ®¸ng kÓ theo chu kú mïa vμ do ®ã kho¶ng lÊy trung b×nh lμ ba th¸ng, vμo kho¶ng 91 hoÆc 92 ngμy. C¸c mïa th«ng th−êng lμ th¸ng 12, th¸ng 1, th¸ng 2 kÝ hiÖu lμ DJF lμ mïa ®«ng ë B¾c B¸n CÇu vμ mïa hÌ ë Nam B¸n CÇu; th¸ng 6, th¸ng 7, th¸ng 8 kÝ hiÖu lμ JJA lμ mïa hÌ ë B¾c B¸n CÇu vμ mïa ®«ng ë Nam B¸n CÇu. C¸c mïa chuyÓn tiÕp nh− th¸ng 3, th¸ng 4, th¸ng 5 (MAM) vμ th¸ng 9, th¸ng 10, th¸ng 11 (SON) th−êng Ýt ®−îc nghiªn cøu v× c¸c biÕn khÝ t−îng cã xu thÕ hÖ thèng trong c¸c thêi kú chuyÓn tiÕp nμy. Thùc tÕ, c¸c ®Æc ®iÓm quan träng cña chu kú mïa cã c¸c pha kh¸c nhau Ýt nhiÒu ë c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau. Tuy nhiªn, viÖc ph©n chia thμnh bèn mïa nh− vËy còng phï hîp víi môc ®Ých nghiªn cøu cña cuèn s¸ch nμy. MÆc dï c¸c ®Æc tr−ng tæng thÓ cña hoμn l−u ®−îc t¸i hiÖn l¹i tõ n¨m nμy qua n¨m kh¸c nh−ng nh÷ng yÕu tè trong n¨m cña nã vÉn biÕn ®æi. Ta sÏ sö dông kh¸i niÖm ‘tæng thÓ’ cã nghÜa lμ mét sè th¸ng cña mïa ®«ng DJF ®−îc lÊy trung b×nh cïng nhau. ˆ Trung b×nh tæng thÓ nμy ®−îc kÝ hiÖu Q víi Q ˆ Q (2.8) i i Tuy nhiªn, kÝ hiÖu nμy h¬i cång kÒnh. Sè mïa lÊy trung b×nh cïng nhau th−êng ®−îc x¸c ®Þnh trong thùc nghiÖm h¬n lμ trong nghiªn cøu khoa häc v× c¸c th¸m s¸t vÒ khÝ quyÓn toμn cÇu phï hîp (®Æc biÖt ë c¸c ...